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KR20250044317A - 열전도성 실리콘 조성물 및 그의 제조 방법 - Google Patents

열전도성 실리콘 조성물 및 그의 제조 방법 Download PDF

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KR20250044317A
KR20250044317A KR1020257005716A KR20257005716A KR20250044317A KR 20250044317 A KR20250044317 A KR 20250044317A KR 1020257005716 A KR1020257005716 A KR 1020257005716A KR 20257005716 A KR20257005716 A KR 20257005716A KR 20250044317 A KR20250044317 A KR 20250044317A
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South Korea
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thermally conductive
mass
component
group
conductive silicone
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KR1020257005716A
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English (en)
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미츠히로 이와타
유지 다바타
Original Assignee
신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Publication date
Application filed by 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 filed Critical 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

(A) 동점도가 10 내지 10,000mm2/s인 오르가노폴리실록산,
(B) 동점도가 10 내지 100,000mm2/s인 오르가노폴리실록산,
(C) 산소 함유량이 0.5질량％ 이하, BET 비표면적이 1.0m2/g 이하, 평균 입자경 3 내지 40㎛이며, 또한 체적 기준의 레이저 회절형 입도 분포로 44 내지 105㎛의 조립자의 비율이 (C) 성분 전체의 10.0질량％ 이하인, 질화알루미늄 분말,
(D) 부정형상 산화아연 분말: (C) 성분과 (D) 성분의 배합 비율은 질량비로 5.0:5.0 내지 9.5:0.5이며, (C)와 (D)의 합계 분말량은 조성물 전체의 70 내지 85체적％이다.)
을 함유하고, 유동성을 유지하여, 취급성이 양호하고, 또한 방열 성능이 우수하고, 고온, 고온 고습 조건 하에 있어서의 내구성·신뢰성이 우수한 열전도성 실리콘 조성물.

Description

열전도성 실리콘 조성물 및 그의 제조 방법
본 발명은, 우수한 절연성과 열전도성을 갖는 열전도성 실리콘 조성물 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
전자 부품의 대부분은 사용 중에 열을 발생시키므로, 그 전자 부품을 적절하게 기능시키기 위해서는, 그 전자 부품으로부터 열을 제거할 필요가 있다. 특히 퍼스널 컴퓨터에 사용되고 있는 CPU 등의 집적 회로 소자는, 동작 주파수의 고속화에 의해 발열량이 증대하고 있어, 열 대책이 중요한 문제가 되고 있다.
이 열을 제거하는 수단으로서 많은 방법이 제안되어 있다. 특히 발열량이 많은 전자 부품에서는, 전자 부품과 히트 싱크 등의 부재 사이에 열전도성 그리스나 열전도성 시트 등의 열전도성 재료를 개재시켜 열을 빠져나가게 하는 방법이 제안되어 있지만, 특히 사양 두께가 커서 다른 개소의 방열에는 만족스러운 것은 아니었다(특허문헌 1, 특허문헌 2 참조).
또한, 이러한 열전도성 재료로서는, 실리콘 오일을 베이스로 하고, 산화아연이나 알루미나 분말을 배합한 조성물이 알려져 있지만, 200℃에서의 내열성이 불만족스러웠다(특허문헌 3, 특허문헌 4 참조).
추가로, 열전도성을 향상시키기 위해서, 질화알루미늄 분말을 사용한 열전도성 재료로서, 상기 특허문헌 1에는, 액상 오르가노실리콘 캐리어와, 실리카 파이버와, 덴드라이트상 산화아연, 박편상 질화알루미늄 및 박편상 질화붕소에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 열전도 재료가 개시되어 있다. 특허문헌 5에는, 특정한 오르가노폴리실록산에 일정 입경 범위의 구상 육방정계 질화알루미늄 분말을 배합하여 얻은 실리콘 그리스 조성물이 개시되어 있다. 특허문헌 6에는, 입경이 가는 질화알루미늄 분말과 입경이 굵은 질화알루미늄 분말을 조합한 열전도성 실리콘 그리스가 개시되어 있다. 특허문헌 7에는, 질화알루미늄 분말과 산화아연 분말을 조합한 열전도성 실리콘 그리스가 개시되어 있다. 특허문헌 8에는, 오르가노실란으로 표면 처리한 질화알루미늄 분말을 사용한 열전도성 그리스 조성물이 개시되어 있지만, 모두 내구성·신뢰성의 관점에서 불만족스러웠다.
특허문헌 9에는, 평균 입자경이 30 내지 150㎛인 부정형의 질화알루미늄 입자를 사용한 열전도성 폴리실록산 조성물이 개시되어 있지만, 조립자(粗粒子)의 비율이 규정되어 있지 않고, 입도 분포가 넓은 해당 질화알루미늄을 복수종 사용하면 충전성이 나쁜 점에서, 고열전도율화를 목표로 하기에는 불충분하고, 또한 내열 후 특성도 불만족스러웠다.
질화알루미늄의 열전도율은 70 내지 270W/(m·K)이며, 다이아몬드의 열전도성은 이보다 높고, 900 내지 2,000W/(m·K)이다. 특허문헌 10에는, 실리콘 수지, 다이아몬드, 산화아연 및 분산제를 포함하는 열전도성 실리콘 조성물이 개시되어 있지만, 특히 내열후 특성이 불만족스러웠다.
또한, 금속은 열전도율이 높은 재료이며, 전자 부품의 절연을 필요로 하지 않는 개소에는 사용 가능하다. 특허문헌 11에는, 실리콘 오일 등의 기유에 금속 알루미늄 분말을 혼합하여 얻은 열전도성 그리스 조성물이 개시되어 있지만, 절연성이 없는 점에서 불만족스러웠다.
어느 열전도성 재료나 열전도성 그리스도, 최근에는 CPU 등의 집적 회로 소자의 발열량에는 불충분한 것으로 되게 되었다.
맥스웰과 브러게만의 이론식으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 실리콘 오일에 열전도성 충전제를 배합하여 얻은 재료의 열전도율은, 열전도성 충전제의 용적 분율이 0.6 이하이면 해당 열전도성 충전제의 열전도율에는 거의 의존하지 않는다. 용적 분율이 0.6을 초과하고 비로소 열전도성 충전제의 열전도율에 대한 영향이 생기게 되었다. 즉, 열전도성 그리스의 열전도성을 높이기 위해서는, 우선은 얼마나 열전도성 충전제를 고충전할지가 중요하고, 얼마나 열전도성이 높은 충전제를 사용할 수 있을지가 중요하다. 그러나, 고충전에 의해 열전도성 그리스의 유동성이 저하되어, 도포성(디스펜스성, 스크린 프린트성) 등의 작업성이 나빠져, 실용상 사용할 수 없게 되는 문제가 있다. 나아가 유동성이 저하됨으로써, 전자 부품이나 히트 싱크 표면의 미세한 요철에 추종할 수 없어, 접촉 열저항이 커지는 문제가 있다.
지금까지 고충전을 달성하며, 또한 유동성이 양호한 열전도성 재료를 얻을 것을 목적으로 하여, 열전도성 충전제의 표면을 처리하여 분산성을 크게 향상시키는 알콕시기 함유 오르가노폴리실록산을 열전도성 재료에 배합하는 검토도 이루어져 있다(특허문헌 12, 특허문헌 13 참조). 그러나, 이들 처리제는 고온 고습 하에 있어서 가수 분해 등에 의해 변질되어, 열전도성 재료의 성능 열화를 유발한다는 결점이 있었다.
일본 특허 공개 소56-28264호 공보 일본 특허 공개 소61-157587호 공보 일본 특허 공고 소52-33272호 공보 일본 특허 공고 소59-52195호 공보 일본 특허 공개 평2-153995호 공보 일본 특허 공개 평3-14873호 공보 일본 특허 공개 평10-110179호 공보 일본 특허 공개 제2000-63872호 공보 일본 특허 제6246986호 공보 일본 특허 공개 제2002-30217호 공보 일본 특허 공개 제2000-63873호 공보 일본 특허 공개 제2004-262972호 공보 일본 특허 공개 제2005-162975호 공보
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 우수한 절연성과 열전도성을 부여하기 위해 열전도성 충전제를 고충전한 경우에도, 유동성을 유지하여, 취급성이 양호하고, 또한 방열 성능이 우수하고, 고온, 고온 고습 조건 하에 있어서의 내구성·신뢰성이 우수한 열전도성 실리콘 조성물 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 특정한 (C) 질화알루미늄 분말과, (D) 부정형상 산화아연 분말을 특정량 사용함으로써 절연성과 고열전도성을 가지며, 또한 우수한 유동성을 유지하기 때문에, 취급성이 양호하고, 나아가 미세한 요철에 추종하여, 접촉 열저항을 저감시킴으로써, 방열 성능이 우수한 열전도성 실리콘 조성물이 얻어지는 것, 또한 고온, 고온 고습 조건 하에 있어서의 내구성이 우수하여, 실장 시에 있어서의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 이루기에 이른 것이다.
따라서, 본 발명은, 하기 발명을 제공한다.
1. (A) 하기 일반식 (1)
Figure pct00001
(식 중, R1은 독립적으로 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기이며, R2는 독립적으로 알킬기, 알콕시알킬기, 알케닐기 또는 아실기이며, a는 5 내지 100의 정수이며, b는 1 내지 3의 정수이다.)
로 표시되고, 25℃에서의 동점도가 10 내지 10,000mm2/s인 오르가노폴리실록산: 5 내지 100질량부,
(B) 하기 평균 조성식 (2):
R3 cSiO(4-c)/2 (2)
(식 중, R3은 독립적으로 비치환 또는 치환된 탄소수 1 내지 18의 1가 탄화수소기이며, c는 1.8 내지 2.2의 수이다.)
로 표시되고, 25℃에서의 동점도가 10 내지 100,000mm2/s인 오르가노폴리실록산: 0 내지 95질량부(단, (A) 성분과 (B) 성분의 합계량은 100질량부가 되는 양이다.),
(C) 산소 함유량이 0.5질량％ 이하, BET 비표면적이 1.0m2/g 이하, 평균 입자경 3 내지 40㎛이며, 또한 체적 기준의 레이저 회절형 입도 분포로 44 내지 105㎛의 조립자의 비율이 (C) 성분 전체의 10.0질량％ 이하인 질화알루미늄 분말,
(D) 평균 입자경 0.01 이상 3.0㎛ 미만이고, 또한 체입도에 의한 25 내지 45㎛의 조립자의 비율이 (D) 성분 전체의 0.2질량％ 이하인 부정형상 산화아연 분말: (C) 성분과 (D) 성분의 배합 비율은 질량비로 5.0:5.0 내지 9.5:0.5이며, (C)와 (D)의 합계 분말량은 조성물 전체의 70 내지 85체적％이다.
을 함유하는 열전도성 실리콘 조성물이며,
이 열전도성 실리콘 조성물의 열전도율이, ISO 22007-2 준거의 핫 디스크법에 있어서, 4.0 내지 9.2W/m·K이며, 또한 25℃에서의 점도가, 로터 A를 사용한 스파이럴 점도계에 의한 회전수 10rpm 측정 시에 있어서, 5 내지 800Pa·s인, 열전도성 실리콘 조성물.
2. (C) 성분의 형상이 둥근 형상의 질화알루미늄 분말인, 1 기재의 열전도성 실리콘 조성물.
3. 추가로, (E), (A) 및 (B) 성분을 분산 또는 용해시키는 휘발성 용제: (A) 성분과 (B) 성분의 합계량 100질량부에 대하여 100질량부 이하를 함유하는, 1 또는 2 기재의 열전도성 실리콘 조성물.
4. 추가로, (F) 하기 일반식 (3)
R4 dR5 eSi(OR6)4-d-e (3)
(식 중, R4는 독립적으로 탄소수 9 내지 15의 알킬기이며, R5는 독립적으로 비치환 또는 치환된 탄소수 1 내지 8의 1가 탄화수소기이며, R6은 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기이며, d는 1 내지 3의 정수이며, e는 0 내지 2의 정수이며, 단, d+e는 1 내지 3의 정수이다.)
으로 표시되는 알콕시실란: 0.1 내지 50질량부
로 (C)와 (D) 성분이 표면 처리된, 1 내지 3 중 어느 것에 기재된 열전도성 실리콘 조성물.
5. 200℃×100시간 열 열화 후, 25℃에서의 점도가 스파이럴 점도계에 의한 회전수 10rpm 측정 시에 있어서, 1,000Pa·s 이하인, 1 내지 4 중 어느 것에 기재된 열전도성 실리콘 조성물.
6. 130℃/85％RH 분위기 하에서 96시간 방치 후에 있어서, 레이저 플래시법으로 측정한 25℃에서의 열저항이 15mm2·K/W 이하인, 1 내지 5 중 어느 것에 기재된 열전도성 실리콘 조성물.
7. 체적 저항률이 109Ω·cm 이상인, 1 내지 6 중 어느 것에 기재된 열전도성 실리콘 조성물.
8. 상기 (A) 내지 (D) 성분을 혼합하는 공정을 포함하는, 1 내지 7 중 어느 것에 기재된 열전도성 실리콘 조성물을 제조하는 제조 방법.
본 발명에 따르면, 절연성과 고열전도성을 가지며, 또한 우수한 유동성을 유지하기 때문에, 취급성이 양호하고, 방열 성능이 우수하고, 고온, 고온 고습 조건 하에 있어서의 내구성이 우수하여, 실장 시에 있어서의 신뢰성이 향상되는, 열전도성 실리콘 조성물 및 그의 제조 방법을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명에 있어서, 「질량부」로 표시되는 양 및 점도는 25℃에서의 값이다. 또한, 「열전도성 실리콘 조성물」을 간단히 「조성물」이라고 기재하는 경우가 있다.
[(A) 성분]
(A) 성분은, 하기 일반식 (1)
Figure pct00002
(식 중, R1은 독립적으로 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기이며, R2는 독립적으로 알킬기, 알콕시알킬기, 알케닐기 또는 아실기이며, a는 5 내지 100의 정수이며, b는 1 내지 3의 정수이다.)
로 표시되고, 25℃에서의 동점도가 10 내지 10,000mm2/s인 오르가노폴리실록산: 5 내지 100질량부,
상기 R1은 독립적으로 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기이며, 예를 들어 직쇄상 알킬기, 분지쇄상 알킬기, 환상 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 아르알킬기, 할로겐화알킬기를 들 수 있다. 직쇄상 알킬기로서는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 헥실기, 옥틸기를 들 수 있다. 분지쇄상 알킬기로서는, 예를 들어 이소프로필기, 이소부틸기, tert-부틸기, 2-에틸헥실기를 들 수 있다. 환상 알킬기로서는, 예를 들어 시클로펜틸기, 시클로헥실기를 들 수 있다. 알케닐기로서는, 예를 들어 비닐기, 알릴기를 들 수 있다. 아릴기로서는, 예를 들어 페닐기, 톨릴기를 들 수 있다. 아르알킬기로서는, 예를 들어 2-페닐에틸기, 2-메틸-2-페닐에틸기를 들 수 있다. 할로겐화알킬기로서는, 예를 들어 3,3,3-트리플루오로프로필기, 2-(노나플루오로부틸)에틸기, 2-(헵타데카플루오로옥틸)에틸기를 들 수 있다. 그 중에서도, R1은 메틸기, 페닐기가 바람직하다.
상기 R2는 독립적으로 알킬기, 알콕시알킬기, 알케닐기 또는 아실기이다. 알킬기로서는, 예를 들어 R1에 대하여 예시한 것과 마찬가지의 직쇄상 알킬기, 분지쇄상 알킬기, 환상 알킬기를 들 수 있다. 알콕시알킬기로서는, 예를 들어 메톡시에틸기, 메톡시프로필기를 들 수 있다. 알케닐기로서는, 예를 들어 R1에 대하여 예시한 것과 마찬가지의 것을 들 수 있다. 아실기로서는, 예를 들어 아세틸기, 옥타노일기를 들 수 있다. R2는 알킬기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기가 보다 바람직하다.
a는 5 내지 100의 정수이며, 5 내지 50의 정수가 바람직하고, 5 내지 30의 정수가 보다 바람직하다. b는 1 내지 3의 정수이며, 바람직하게는 3이다.
(A) 성분의 25℃에서의 오스트발트 점도계로 얻어진 동점도는, 10 내지 10,000mm2/s이며, 10 내지 5,000mm2/s가 바람직하다. 동점도가 10mm2/s 미만이면, 얻어지는 열전도성 실리콘 조성물로 오일 블리드가 발생하기 쉬워진다. 한편, 동점도가 10,000mm2/s를 초과하면, 얻어지는 열전도성 실리콘 조성물의 유동성이 부족하기 쉽다.
(A) 성분의 배합량은, (A) 성분과 후술하는 (B) 성분의 합계량이 100질량부일 때, 5 내지 100질량부이며, 15 내지 85질량부가 바람직하고, 55 내지 80질량부가 보다 바람직하다. 배합량이 이 범위 내에 있으면, 얻어지는 열전도성 실리콘 조성물은, 양호한 유동성, 작업성을 유지하기 쉽고, 또한 후술하는 (C)와 (D) 성분의 열전도성 충전제를 조성물에 고충전하는 것이 용이하다. 또한, (A) 성분의 배합량이 5질량부 미만이면, (C) 성분과 (D) 성분의 열전도성 충전제를 열전도성 실리콘 조성물에 고충전할 수 없는 경우가 있다.
(A) 성분의 적합한 구체예로서는, 하기의 것을 들 수 있다. Me는 메틸기이다(이하, 동일하다).
Figure pct00003
[(B) 성분]
본 발명의 (B) 성분은, 하기 평균 조성식 (2):
R3 cSiO(4-c)/2 (2)
(식 중, R3은 독립적으로 비치환 또는 치환된 탄소수 1 내지 18의 1가 탄화수소기이며, c는 1.8 내지 2.2의 수이다.)
로 표시되는 25℃에서의 동점도가 10 내지 100,000mm2/s인 오르가노폴리실록산이다. (B) 성분은, 본 발명의 열전도성 실리콘 조성물의 점도 조정제, 점착성 부여제 등의 특성 부여를 목적으로 하여 적절히 사용되지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. (B) 성분은 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 R3은 독립적으로 비치환 또는 치환된 탄소수 1 내지 18의 1가 탄화수소기이다. R3으로서는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 헥실기, 옥틸기, 데실기, 도데실기, 테트라데실기, 헥사데실기, 옥타데실기 등의 알킬기; 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등의 시클로헥실기; 비닐기, 알릴기 등의 알케닐기; 페닐기, 톨릴기 등의 아릴기; 2-페닐에틸기, 2-메틸-2-페닐에틸기 등의 아르알킬기; 3,3,3-트리플루오로프로필기, 2-(퍼플루오로부틸)에틸기, 2-(퍼플루오로옥틸)에틸기, p-클로로페닐기 등의 할로겐화탄화수소기 등을 들 수 있지만, 특히 메틸기, 페닐기, 탄소수 6 내지 18의 알킬기가 바람직하다.
상기 c는, 열전도성 실리콘 조성물로서 본 발명 조성물에 요구되는 조도(稠度)의 관점에서, 1.8 내지 2.2의 수이며, 1.9 내지 2.1이 바람직하다.
또한, (B) 성분의 25℃에서의 동점도는, 10 내지 100,000mm2/s이며, 10 내지 10,000mm2/s가 바람직하다. 해당 동점도가 10mm2/s 미만이면, 얻어지는 열전도성 실리콘 조성물로부터의 액분리나 오일 블리드가 발생하기 쉬워진다. 한편, 해당 동점도가 100,000mm2/s를 초과하면, 얻어지는 열전도성 실리콘 조성물의 유동성이 부족한 점에서 작업성이 나빠지는 문제가 있다.
(B) 성분의 구체예로서는, 예를 들어
Figure pct00004
등을 들 수 있다.
(B) 성분의 배합량은, (A) 성분과 (B) 성분의 합계량이 100질량부일 때, 0 내지 95질량부의 범위이며, 즉 (B) 성분을 포함하지 않는 경우가 포함된다. 배합량은, 15 내지 85질량부가 바람직하고, 20 내지 45질량부가 보다 바람직하다. 배합량이, 이 범위 내에 있으면, 조성물은 양호한 유동성, 작업성을 유지하기 쉽고, 또한 후술하는 (C)와 (D) 성분의 열전도성 충전제를 조성물에 고충전하는 것이 용이하다. 또한, (B) 성분의 배합량이 95질량부를 초과하면, (C)와 (D) 성분의 열전도성 충전제를 조성물에 고충전할 수 없는 경우가 있다.
[(C) 성분]
본 발명의 (C) 성분은, 산소 함유량이 0.5질량％ 이하, BET 비표면적이 1.0m2/g 이하, 평균 입자경 3 내지 40㎛이며, 또한 체적 기준의 레이저 회절형 입도 분포로 44 내지 105㎛의 조립자의 비율이 (C) 성분 전체의 10.0질량％ 이하인 질화알루미늄 분말이다. (C) 성분은 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
(C) 성분의 산소 함유량은, 0.5질량％ 이하이며, 0.2질량％ 이하가 바람직하다. 하한은 특별히 한정되지 않고, 0.01질량％여도 되고, 0질량％여도 된다. (C) 성분의 질화율의 기준이 되는 산소 함유량이 0.5질량％를 초과하면, 결정자 직경이 작아지고, (C) 성분으로서의 화학 순도가 나빠지는 점에서, 조성물의 열전도율이 저하되고, 내습 후의 열 특성이 나빠지는 경우가 있다. 또한, (C) 성분의 산소 함유량의 측정은, 산소 질소 분석 장치에 의해 측정하여, 표준 자료의 질화규소의 비교로 분석할 수 있다. 산소 질소 분석 장치로서는, 시마즈 세이사쿠쇼제 「EMGA-920」 등을 사용할 수 있다.
(C) 성분의 BET 비표면적(질소 가스 흡착법)은, 조성물의 열전도율을 높이는 관점에서, 더 낮은 BET 비표면적인 것이 바람직하고, 1.0m2/g 이하이며, 0.9 이하가 보다 바람직하다. BET 비표면적의 하한값은 특별히 제한을 두지 않지만, (C) 성분에서 규정한 평균 입자경의 상한과 규정한 조립자의 비율로부터, 0.05m2/g으로 해도 된다. (C) 성분의 BET 비표면적은, 예를 들어 마운테크제 「Macsorb(등록 상표) HM Model-1201」을 사용하여 분석할 수 있다.
레이저 회절형 입도 분포(체적 기준)에 의한 (C) 성분의 평균 입자경은, 3 내지 40㎛가 바람직하고, 4 내지 40㎛가 보다 바람직하다. 또한, 평균 입자경이 3㎛ 미만이면, 수지에 대한 충전성이 나빠지고, 점도가 현저하게 높아지는 경우가 있다. 한편, 평균 입자경이 40㎛를 초과하면, 조성물의 열전도율을 높이는 관점에서는 바람직하지만, 경시로 오일 분리가 용이하게 진행될 가능성이 있다. 또한, 체적 기준의 레이저 회절형 입도 분포로 44 내지 105㎛의 조립자의 비율이, (C) 성분 전체의 10.0질량％ 이하이며, 8.0질량％ 이하가 보다 바람직하다. 44 내지 105㎛의 조립자의 비율이 (C) 성분 전체의 10.0질량％ 이하이면, 소망되는 열저항과 고열전도성을 양립시킬 수 있다. 레이저 회절형 입도 분포로 44 내지 105㎛의 조립자의 비율의 하한값은 특별히 제한을 두지 않지만, 0.01질량％ 정도로 할 수 있다. 한편, 44 내지 105㎛의 조립자의 비율이 전체의 10.0％를 초과하면, 44 내지 105㎛의 두께가 되지 않는 경우가 있고, 또한 소망하는 열저항을 달성할 수 없는 경향이 된다.
(C) 성분은, 본 발명의 요건을 만족시키는 것이 얻어지는 것이면, 환원 질화법, 직접 질화법 등을 들 수 있으며 특별히 한정되지 않는다. 그 중에서도, 산소 함유량이 0.5질량％ 이하인 것을 보다 얻기 쉽다는 관점에서는, 직접 질화법에 의해 얻어진 것인 것이 바람직하다. 직접 질화법에 의해 얻어진 것이면, 화학 순도가 향상됨으로써, 내습 후의 열 특성이 더욱 향상된다.
(C) 성분의 제조 방법은, 예를 들어 공지된 직접 질화법(연소 합성법도 포함함)을 따라서 실시하면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 0.2 내지 3MPa의 질소 분위기 중에서 금속 알루미늄 분말을 단독으로 질화하는 방법을 우선 들 수 있다. 필요에 따라서 분쇄할 수도 있고, 예를 들어 분쇄 방법은, 볼 밀, 제트 밀, 크러셔 등 공지된 방법에 따라서 실시할 수 있다.
추가로, 직접 질화법에 의해 얻어진 (C) 성분을, 비산화성 분위기 하 1,600 내지 2,000℃에서 열처리 공정을 포함하는 방법을 들 수 있다. 이에 의해, 각진 부정형상을 갖는 입자는, 그의 모서리 부분이 없어지고 둥근 형상의 입자로 할 수 있는 점에서, 조성물의 점도를 낮추는 데 적합하다. 또한, 1,600℃ 미만이면, 둥근 형상으로 되기 어렵고, 2,000℃를 초과하면, (C) 성분끼리가 소결되어, 원하는 평균 입자경으로 되지 않는 경우가 있다.
(C) 성분의 형상은, 구상, 다면체상, 부정형상이어도 본 발명을 손상시키지 않으면 특별히 한정되지 않는다. 그 중에서도, 조성물의 초기 점도를 낮게 함과 함께, 200℃ 처리에 있어서도 점도 변화가 작고, 내열성이 보다 향상되는 점에서, 둥근 형상이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, 「둥근 형상」이란, 애스펙트비가 2.0 이하인 형상을 말한다.
[(D) 성분]
(D) 성분은, 평균 입자경 0.01 이상 3.0㎛ 미만이고, 또한 체입도에 의한 25 내지 45㎛의 조립자의 비율이 (D) 성분 전체의 0.2질량％ 이하인 부정형상 산화아연 분말이며, 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. (D) 성분은 본 발명의 열전도성 실리콘 조성물에 있어서 열전도성 충전제로서 기능한다.
(D) 성분 평균 입자경은 0.01 이상 3.0㎛ 미만이고, 0.01 내지 2.0㎛가 바람직하다. (D) 성분의 평균 입자경이 이 범위 내에 있으면, (D) 성분의 부피 밀도가 커지기 쉽고, 비표면적은 작아지기 쉬우므로, 본 발명의 열전도성 실리콘 그리스 조성물 중에 (D) 성분을 고충전하기 쉽다. 또한, 평균 입자경이 0.01㎛보다도 작은 경우에는, 수지에 대한 충전성이 나빠지고, 점도가 현저하게 높아지는 경우가 있다. 한편, 평균 입자경이 3.0㎛ 이상으로 너무 크면, 오일 분리가 용이하게 진행될 가능성이 있다.
(D) 성분은, 체입도 25 내지 45㎛에 있어서의 조립자의 비율이 전체의 0.2질량％ 이하이면, 소망되는 열저항과 고열전도성을 양립시킬 수 있다. 체입도 25 내지 45㎛에 있어서의 조립자의 비율의 하한값은 특별히 제한을 두지 않지만, 통상은 0.01질량％ 정도로 하면 된다. 한편, 25 내지 45㎛의 조립자의 비율이 전체의 0.2질량％를 초과하면, 25 내지 45㎛의 두께가 되지 않는 경우가 있고, 또한 소망하는 열저항을 달성할 수 없는 경향이 된다.
(D) 성분의 순도는 99.5질량％ 이상이 바람직하고, Pb나 Cd 등의 불순물의 관점에서 특히 99.8질량％ 이상이 바람직하다.
(D) 성분의 형상으로서는 부정형상이 바람직하지만, 예를 들어 구상, 둥근 형상, 막대 형상, 바늘상, 원반상이어도, 본 발명을 손상시키지 않으면 특별히 한정되지 않는다.
(C) 성분과 (D) 성분의 배합 비율은 질량비로 5.0:5.0 내지 9.5:0.5이며, 6.0:4.0 내지 9.0:1.0이 바람직하다. (C) 성분의 비율이 5.0 미만이면, 필러의 충전성이 나빠지는 경향이 있다. 한편, (C) 성분의 비율이 9.5를 초과하면, 필러가 치밀하게 충전되기 어려워져, 열전도성이 감소하는 경향이 있다.
본 발명의 조성물 중 (C)와 (D) 성분의 합계 함유율은, 70 내지 85체적％이며, 70 내지 83체적％가 바람직하다. 이 함유율이 70체적％ 미만이면, 실리콘 조성물의 열전도성이 불충분해지는 경우가 있고, 또한 85체적％를 초과하면, (C)와 (D) 성분인 열전도성 필러의 충전이 곤란해진다.
본 발명에 있어서의 (C)와 (D) 성분의 평균 입자경은, 마이크로트랙(레이저 회절 착란법)에 의해 입체의 체적 분포를 측정하여, 측정되는 입자경의 값에 상대 입자량(차분％)을 곱하고, 상대 입자량의 합계(100％)로 나누어 구해진다. 구체적으로는, 시마즈 세이사쿠쇼제 「레이저 회절식 입도 분포 측정 장치 SALD-2300」을 사용하여 체적 기준으로 측정할 수 있다. 평가 샘플은, 유리 비이커에 50cc의 순수와 측정하는 열전도성 분말을 5g 첨가하고, 스패출러를 사용하여 교반하고, 그 후 초음파 세정기로 10분간, 분산 처리를 행하였다. 분산 처리를 행한 열전도성 재료의 분말 용액을 스포이트로, 장치의 샘플러부에 한 방울씩 첨가하여, 흡광도가 측정 가능해질 때까지 안정될 것을 기다린다. 이와 같이 하여 흡광도가 안정된 시점에서 측정을 행한다. 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에서는, 센서로 검출한 입자에 의한 회절/산란광의 광 강도 분포의 데이터로부터 입도 분포를 계산한다. 평균 입자경은 측정되는 입자경의 값에 상대 입자량(차분％)을 곱하고, 상대 입자량의 합계(100％)로 나누어 구해진다. 또한, 평균 입자경은 입자의 평균 직경이다. 또한, (C) 성분의 44 내지 105㎛의 조립자의 비율도 전체의 입도 분포로부터 용이하게 확인할 수 있다.
[(E) 성분]
본 발명의 조성물에는, 추가로 (E) 성분으로서, (A) 및 (B) 성분을 분산 또는 용해시키는 휘발성 용제를 첨가할 수 있다. 본 발명의 조성물이 (A) 및 (B) 성분에 더하여, 후술하는 (F) 성분을 더 포함하는 경우에는, (F) 성분도 분산 혹은 용해시킬 수 있는 휘발성 용제인 것이 바람직하다. (E) 성분은, (A) 및 (B) 성분 그리고 경우에 따라서 (F) 성분을 용해 혹은 분산 가능한 한, 어떠한 용제여도 된다. (E) 성분은 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
열전도성 실리콘 조성물의 열전도율은 기본적으로 열전도성 충전제의 충전율에 상관되기 때문에, 열전도성 충전제를 많이 충전하면 할수록 열전도율은 보다 향상된다. 그러나, 당연히 열전도성 충전제의 충전량을 높이면, 열전도성 실리콘 조성물 그 자체의 점도가 높아지기 쉽고, 전단 작용이 가해졌을 때의 해당 조성물의 다일러턴시(Dilatancy)도 강해지기 쉽다. 특히 스크린 프린트에 있어서는, 열전도성 실리콘 조성물을 스퀴징할 때, 열전도성 실리콘 조성물에 다일러턴시가 강하게 발현되면, 열전도성 실리콘 조성물의 유동성이 일시적으로 강하게 억제되기 때문에, 스크린 마스크 및 스크린 메쉬를 열전도성 실리콘 조성물이 빠져나가지 못하고, 극단적으로 도포성이 악화되는 경우가 있다. 이와 같이, 종래는, 열전도성 충전제가 고충전된 고열전도성 실리콘 조성물을 히트 싱크 등에 스크린 프린트로 용이하게 또한 균일하고 얇게 설치하는 것이 곤란하였다. 본 발명의 열전도성 실리콘 조성물은, 높은 충전율로 (C) 성분과 (D) 성분의 열전도성 충전제를 포함하고 있어도, (E) 성분의 휘발성 용제를 포함하는 경우, 점도가 급격하게 낮아지기 쉬워지고, 다일러턴시도 발현되기 어려워지기 때문에, 도포성이 양호해지기 쉽고, 히트 싱크 등에 스크린 프린트로 용이하게 도포할 수 있다. 도포 후에는 함유하고 하는 (E) 성분을 상온에서 혹은 적극적으로 가열하여 휘발시키는 것이 용이하다. 따라서, 본 발명에 의해, 열전도성 충전제가 고충전된 고열전도성 실리콘 조성물을 히트 싱크 등에 스크린 프린트로 용이하게 또한 균일하고 얇게 설치할 수 있다.
(E) 성분의 비점은 80 내지 260℃의 범위 내인 것이 바람직하고, 해당 비점이 이 범위 내에 있으면, 얻어진 조성물의 도포 작업 중에 해당 조성물로부터 (E) 성분이 급격하게 휘발되는 것을 방지하기 쉽기 때문에, 해당 조성물의 점도가 상승하는 것을 억제하기 쉽고, 해당 조성물의 도포성을 충분히 확보하기 쉽다. 또한, 해당 조성물의 도포 작업 후는 (E) 성분이 해당 조성물 중에 잔존하기 어려우므로, 방열 특성이 향상되기 쉽다.
(E) 성분의 구체예로서는, 톨루엔, 크실렌, 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥산, n-헥산, n-헵탄, 부탄올, 이소프로판올(IPA), 이소파라핀 용제 등을 들 수 있고, 그 중에서도 안전면, 건강면 및 작업성의 점에서, 이소파라핀 용제가 바람직하고, 비점 80 내지 260℃의 이소파라핀 용제가 특히 바람직하다.
(E) 성분을 본 발명의 조성물에 배합하는 경우, 그 배합량은, (A)와 (B) 성분 100질량부에 대하여, 100질량부 이하가 바람직하고, 75질량부 이하가 보다 바람직하다. 배합량이 이 범위 내에 있으면, (C)와 (D) 성분이 급속하게 침강되는 것을 억제하기 쉬워지기 때문에, 조성물의 보존성이 향상되기 쉽다.
[(F) 성분]
(F) 성분은, 하기 일반식 (3):
R4 dR5 eSi(OR6)4-d-e　(3)
(식 중, R4는 독립적으로 탄소수 9 내지 15의 알킬기이며, R5는 독립적으로 비치환 또는 치환된 탄소수 1 내지 8의 1가 탄화수소기이며, R6은 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기이며, d는 1 내지 3의 정수이며, e는 0 내지 2의 정수이며, 단, d+e는 1 내지 3의 정수이다.)
으로 표시되는 알콕시실란이다.
(F) 성분은 웨터 성분이며, 또한 (A) 성분의 고온 고습 하에서의 변질을 방지하는 첨가제이기도 하다. (C) 성분과 (D) 성분의 열전도성 충전제의 표면을 (F) 성분으로 처리함으로써, (A) 성분은 (C) 성분과 (D) 성분에 대하여 습윤성을 더욱 양호하게 할 수 있다. 결과로서, (F) 성분은 (C) 성분과 (D) 성분의 고충전화를 보조한다. 또한, (F) 성분은 (A) 성분과 병용됨으로써, 고온 고습 하에서의 수증기와 (A) 성분의 접촉을 억제하도록 작용한다. 그 결과, (F) 성분은, 고온 고습 조건에 있어서의 가수 분해 등을 원인으로 한 (A) 성분의 변질에 의해 본 발명의 열전도성 실리콘 조성물의 성능이 열화되는 것을 방지한다. (F) 성분은 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 R4는 독립적으로 탄소수 9 내지 15의 알킬기이며, 그의 구체예로서는, 노닐기, 데실기, 도데실기, 테트라데실기, 펜타데실기 등을 들 수 있고, 특히 바람직하게는 데실기이다. 해당 탄소수가 9보다 작으면, 열전도성 충전제((C) 성분과 (D) 성분)의 습윤성이 불충분해지기 쉽고, 15를 초과하면, (F) 성분이 상온에서 고화되기 쉬우므로 그의 취급이 불편해지기 쉬운 데다가 얻어지는 조성물의 내열성 및 난연성이 저하되기 쉽다.
상기 R5는 독립적으로 비치환 또는 치환된 탄소수 1 내지 8의 포화 또는 불포화의 1가 탄화수소기이며, 그의 구체예로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 헥실기, 옥틸기 등의 알킬기; 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등의 시클로알킬기; 비닐기, 알릴기 등의 알케닐기; 페닐기, 톨릴기 등의 아릴기; 2-페닐에틸기, 2-메틸-2-페닐에틸기 등의 아르알킬기; 3,3,3-트리플루오로프로필기, 2-(노나플루오로부틸)에틸기, p-클로로페닐기 등의 할로겐화탄화수소기를 들 수 있고, 특히 메틸기, 에틸기, 비닐기가 바람직하다.
상기 R6은 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기이며, 그의 구체예로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등을 들 수 있고, 특히 메틸기, 에틸기가 바람직하다.
상기 d는 통상 1 내지 3의 정수이지만, 특히 바람직하게는 1이다. 상기 e는 0 내지 2의 정수이다. 단, d+e는 1 내지 3의 정수이다.
(F) 성분의 구체예로서는, 예를 들어 하기의 것을 들 수 있다.
C10H21Si(OCH3)3,
C12H25Si(OCH3)3,
C12H25Si(OC2H5)3,
C10H21Si(CH3)(OCH3)2,
C10H21Si(C6H5)(OCH3)2,
C10H21Si(CH3)(OC2H5)2,
C10H21Si(CH=CH2)(OCH3)2,
C10H21Si(CH2CH2CF3)(OCH3)2
(F) 성분의 배합량은, (A)와 (B) 성분의 합계 100질량부에 대하여, 0.1 내지 50질량부가 바람직하고, 1 내지 20질량부가 보다 바람직하다. 배합량이 이 범위 내에 있으면, 첨가량에 따라서 웨터 효과 및 내고온 고습 효과가 증대되기 쉬워, 경제적이다. 한편, (F) 성분에는 약간 휘발성이 있으므로, (F) 성분을 포함하는 열전도성 실리콘 조성물을 개방계에서 방치해두면, 해당 조성물로부터 (F) 성분이 증발하여 해당 조성물이 점점 딱딱해지는 경우가 있다. 그러나, 해당 첨가량이 이 범위 내에 있으면, 이러한 현상을 방지하기 쉽다.
[기타 첨가제]
본 발명의 조성물에는, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서, 임의 성분으로서, 통상 사용되는 첨가제 또는 충전제 등을 더 첨가할 수 있다. 구체적으로는, 불소 변성 실리콘 계면 활성제; 착색제로서 카본 블랙, 이산화티타늄, 벵갈라 등; 난연성 부여제로서 백금 촉매, 산화철, 산화티타늄, 산화세륨 등의 금속 산화물, 또는 금속 수산화물 등을 첨가해도 된다. 추가로, 열전도성 충전제의 고온 시에서의 침강 방지제로서, 침강성 실리카 또는 소성 실리카 등의 미분말 실리카, 요변성 향상제 등을 첨가하는 것도 임의이다. 또한, 이러한 임의 성분을 배합하는 경우의 배합량은, 열전도성 실리콘 조성물 중 1질량％ 이하로 할 수 있고, 0.5질량％ 이하가 바람직하다.
[제조 방법]
본 발명의 조성물은, (A) 내지 (D) 성분, 또한 상기 임의 성분을, 혼합함으로써 조제된다. 혼합기로서는, 도우 믹서(니더), 게이트 믹서, 플라네터리 믹서 등의 혼합 기기를 들 수 있다. 대폭적인 열전도율의 향상과 양호한 작업성, 내구성, 신뢰성을 갖는다.
[열전도성 실리콘 조성물]
[열전도율]
본 발명의 조성물은, 25℃에서의 열전도율이 ISO 22007-2 준거의 핫 디스크법에 있어서, 4.0 내지 9.2W/m·K이며, 5.0 내지 9.2가 바람직하다. 본 발명의 조성에 의하면, 이러한 열전도율이 얻어진다. 본 발명에 있어서의 조성물의 열전도율 측정에는, 예를 들어 교토 덴시사제 상품명 「TPS 2500 S」를 사용하여 측정할 수 있다.
[점도]
또한, 본 발명의 조성물은, 25℃에서의 점도가, 로터 A를 사용한 스파이럴 점도계에 의한 회전수 10rpm 측정 시에 있어서, 5 내지 800Pa·s이며, 5 내지 500Pa·s가 바람직하다. 이 점도가 이 범위 내에 있으면, 얻어지는 조성물은, 유동성이 양호해지기 쉽기 때문에 디스펜스성, 스크린 프린트성 등의 작업성이 향상되기 쉽고, 조성물을 기재에 얇게 도포하는 것이 용이해지기 쉽다. 또한, 200℃×100시간으로 열 열화 후, 25℃에서의 점도가 스파이럴 점도계에 의한 회전수 10rpm 측정 시에 있어서, 1,000Pa·s 이하가 바람직하고, 800Pa·s 이하가 보다 바람직하고, 400Pa·s 이하가 더욱 바람직하다. 이러한 비경화형 액상인 것이 바람직하다. 또한, 점도의 측정에는, 회전수 10rpm 측정 시에 있어서의 로터 A를 사용한 스파이럴 점도계가 사용된다. 장치로서는, 예를 들어 말콤사제 상품명 「타입 PC-10AA」의 스파이럴 점도계를 사용하여 측정할 수 있다.
[열저항]
본 발명의 조성물은, 130℃/85％RH 분위기 하에서 96시간 방치 후에 있어서, 레이저 플래시법으로 측정한 25℃에서의 열저항이, 15mm2·K/W 이하인 것이 바람직하고, 12mm2·K/W 이하가 보다 바람직하다. 열저항이 이 범위 내에 있으면, 본 발명의 조성물은, 발열량이 큰 발열체에 적용한 경우에도, 해당 발열체로부터 발생하는 열을 효율적으로 방열 부품에 방산시킬 수 있다. 또한, 레이저 플래시법에 의한 열저항의 측정은, ASTM E 1461에 준거하여 행할 수 있다.
[체적 저항률]
본 발명의 조성물의 체적 저항률은 109Ω·cm 이상이 바람직하고, 1010Ω·cm 이상이 보다 바람직하다. 상한은 특별히 한정되지 않지만, 1016Ω·cm 이하로 할 수 있다. 또한, 체적 저항률은 JIS K 6911에 준거하여 행할 수 있다. 상세한 것은 실시예에 기재된 방법이다.
[조성물의 용도]
본 발명의 열전도성 실리콘 조성물은 발열체나 방열체에 도포된다. 발열체로서는, 예를 들어 일반 전원; 전원용 파워 트랜지스터, 파워 모듈, 서미스터, 열전대, 온도 센서 등의 전자 기기; LSI, CPU 등의 집적 회로 소자 등의 발열성 전자 부품 등을 들 수 있다. 방열체로서는, 예를 들어 히트 스프레더, 히트 싱크 등의 방열 부품; 히트 파이프, 방열판 등을 들 수 있다. 도포는, 예를 들어 스크린 프린트에 의해 행할 수 있다. 스크린 프린트는, 예를 들어 메탈 마스크 혹은 스크린 메쉬를 사용하여 행할 수 있다. 본 발명의 조성물을 발열체 및 방열체 사이에 개재시켜 도포함으로써, 해당 발열체로부터 해당 방열체에 효율적으로 열을 전도시킬 수 있으므로, 해당 발열체로부터 효과적으로 열을 제거할 수 있다.
본 발명의 열전도성 실리콘 조성물은, 절연성을 가지면서 열전도성이 양호하고, 또한 양호한 유동성이 유지됨으로써 작업성이 우수하다. 또한, 발열성 전자 부품 및 방열 부품과의 밀착성도 우수하기 때문에, 본 발명의 열전도성 실리콘 조성물을 발열성 전자 부품과 방열 부품 사이에 개재시킴으로써, 발열성 전자 부품으로부터 발생하는 열을 효율적으로 방열 부품에 방산시킬 수 있다. 또한 본 발명의 열전도성 실리콘 조성물은, 고온, 고온 고습 하에서의 내구성도 우수하고, 예를 들어 일반 전원, 전자 기기 등의 방열, 퍼스널 컴퓨터, 디지털 비디오 디스크 드라이브 등의 전자 기기에 사용되는 LSI, CPU 등의 집적 회로 소자의 방열에 사용되었을 때, 매우 양호한 신뢰성을 부여할 수 있다. 본 발명의 열전도성 실리콘 조성물에 의해, 발열성 전자 부품이나 그것을 사용한 전자 기기 등의 안정성이나 수명을 대폭 개선시킬 수 있다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어, 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 또한, 하기 예에 있어서 특별히 명기가 없을 경우에는, 조성의 「％」는 질량％, 비율은 질량비를 나타내고, 표 중의 각 성분의 양은 순분(純分) 환산한 양이다.
본 발명의 조성물에 사용하는 각 성분은 이하와 같다.
(A) 규소 원자에 결합한 알콕시기를 갖는 오르가노폴리실록산
A-1: 하기 식으로 표시되는 동점도가 35mm2/s인 오르가노폴리실록산
Figure pct00005
(B) 오르가노폴리실록산
B-1: 하기 식으로 표시되는 동점도가 500mm2/s인 오르가노폴리실록산
Figure pct00006
(C) 질화알루미늄 분말
Figure pct00007
표 1에 나타낸 평균 입자경은, 상기 본 발명에 있어서의 (C)와 (D) 성분의 평균 입자경의 측정 방법: 레이저 회절형 입도 분포에서 얻어진 입도 분포 전체로부터 산출하였다. 또한, 조립 함유율은 레이저 회절형 입도 분포에서 얻어진 입도 분포 전체에 관한 44 내지 105㎛의 조립자의 비율이다. 또한, 둥근 형상의 (C) 성분은, 직접 질화법에 의해 얻어진 (C) 성분을, 비산화성 분위기 하 1,750℃에서 열처리하였다.
(D) 산화아연 분말(평균 입자경 0.27㎛, JIS Z 8801-1에 규정된 눈 크기 45㎛의 체 하 분획에서 조립 함유율은 0.0％)
여기에서 나타낸 평균 입자경은, 레이저 회절형 입도 분포에서 얻어진 입도 분포 전체로부터 산출하였다. 또한, 조립 함유율은 체입도에 의한 것이며, 레이저 회절형 입도 분포에서 얻어진 입도 분포 전체에 대한 25 내지 45㎛의 조립자의 비율에서도 마찬가지이다.
(E) A-1, B-1 및 F-1 성분을 분산 혹은 용해시킬 수 있는 휘발성 용제
E-1: 아이소졸(등록 상표) 400(상품명, 이소파라핀 용제, 비점; 210-254℃, 닛본 세키유 가가쿠 가부시키가이샤제)
(F) 알콕시실란
F-1: 하기 식으로 표시되는 알콕시실란
C10H21Si(OCH3)3
[실시예, 비교예]
[제조 방법]
(A) 내지 (F) 성분을 이하와 같이 혼합하여, 실시예 및 비교예의 조성물을 얻었다. 구체적으로는, 표 2 및 표 3에 나타내는 조성비(질량부)로 5리터 플라네터리 믹서(이노우에 세이사꾸쇼 가부시키가이샤제)에 (A) 내지 (D) 성분을 칭량하고, 150℃에서 1시간, 30mmHg 이하의 조건에서 감압 혼합하였다. 그 후, 얻어진 혼합물을 상온까지 냉각 혼합하였다. (E)와 (F) 성분을 첨가하는 경우에는, 냉각시킨 혼합물에 (E)와 (F) 성분을 표 2 및 표 3에 나타내는 배합량으로 첨가하여 균일해지도록 혼합하였다. 얻어진 조성물의 특성을 하기 시험 방법으로 측정하였다. 결과를 표 2 및 3에 병기한다.
[점도 측정]
얻어진 조성물을 25℃의 항온실에 24시간 방치 후, 점도계(상품명: 스파이럴 점도계 PC-10AA, 가부시키가이샤 말콤제)를 사용하고, A형 로터를 사용하여, 회전수 10rpm에서의 점도를 측정하였다.
[열 열화 후의 점도 측정]
얻어진 조성물을, 200℃에서 100시간 건조기를 사용하여 열 열화시킨 후, 25℃의 항온실에 24시간 방치한 후, 상기와 마찬가지로 측정하였다.
[열전도율 측정]
얻어진 조성물을, 키친용 랩으로 기포 등이 들어가지 않도록 둘러싼 것을 2개 준비하고, 그 시료를 교토 덴시 고교 가부시키가이샤제의 열전도율계(상품명: TPS-2500S)의 센서에 끼워 넣어 25℃에서의 해당 조성물의 열전도율을 측정하였다.
[두께, 열저항의 측정 시험편 제작]
직경 12.6mm, 두께 1mm의 원형 알루미늄판 2매로, 두께 75㎛의 조성물을 끼워 넣고, 0.15MPa의 압력을 25℃에서 60분간에 걸쳐서 시험편을 제작하였다.
[두께 측정]
시험편의 두께를 마이크로미터(가부시키가이샤 미츠토요제)로 측정하고, 미리 측정해 두었던 알루미늄판 2매분의 두께를 차감하여, 조성물의 두께를 산출하였다.
[열저항의 측정]
상기 시험편을 사용하여, 조성물의 열저항(단위: mm2·K/W)을 레이저 플래시법에 기초하는 열저항 측정기(넷치사제, 크세논 플래시 애널라이저; LFA447 NanoFlash)에 의해 25℃에서 측정하였다.
[고온 고습 하 방치 후의 열저항의 측정]
열저항 측정 어(御)의 상기 시험편을, 130℃/85％RH 분위기 하에서 96시간 방치한 후, 다시 조성물의 열저항(단위: mm2·K/W)을 상기 열저항 측정기에 의해 25℃에서 측정하였다.
[체적 저항률의 측정]
JIS K 6911에 기초하여, 이중링 전극법으로 측정하기 위해 시료 두께가 1.0mm가 되도록 시험편을 제작하고, 500V를 전극간에 인가하여, 1분 후의 체적 저항률을 측정하였다.
Figure pct00008
Figure pct00009

Claims (8)

  1. (A) 하기 일반식 (1)

    (식 중, R1은 독립적으로 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기이며, R2는 독립적으로 알킬기, 알콕시알킬기, 알케닐기 또는 아실기이며, a는 5 내지 100의 정수이며, b는 1 내지 3의 정수이다.)
    로 표시되고, 25℃에서의 동점도가 10 내지 10,000mm2/s인 오르가노폴리실록산: 5 내지 100질량부,
    (B) 하기 평균 조성식 (2):
    R3 cSiO(4-c)/2 (2)
    (식 중, R3은 독립적으로 비치환 또는 치환된 탄소수 1 내지 18의 1가 탄화수소기이며, c는 1.8 내지 2.2의 수이다.)
    로 표시되고, 25℃에서의 동점도가 10 내지 100,000mm2/s인 오르가노폴리실록산: 0 내지 95질량부(단, (A) 성분과 (B) 성분의 합계량은 100질량부가 되는 양이다.),
    (C) 산소 함유량이 0.5질량％ 이하, BET 비표면적이 1.0m2/g 이하, 평균 입자경 3 내지 40㎛이며, 또한 체적 기준의 레이저 회절형 입도 분포로 44 내지 105㎛의 조립자의 비율이 (C) 성분 전체의 10.0질량％ 이하인, 질화알루미늄 분말,
    (D) 평균 입자경 0.01 이상 3.0㎛ 미만이고, 또한 체입도에 의한 25 내지 45㎛의 조립자의 비율이 (D) 성분 전체의 0.2질량％ 이하인 부정형상 산화아연 분말: (C) 성분과 (D) 성분의 배합 비율은 질량비로 5.0:5.0 내지 9.5:0.5이며, (C)와 (D)의 합계 분말량은 조성물 전체의 70 내지 85체적％이다.
    을 함유하는 열전도성 실리콘 조성물이며,
    이 열전도성 실리콘 조성물의 열전도율이, ISO 22007-2 준거의 핫 디스크법에 있어서, 4.0 내지 9.2W/m·K이며, 또한 25℃에서의 점도가, 로터 A를 사용한 스파이럴 점도계에 의한 회전수 10rpm 측정 시에 있어서, 5 내지 800Pa·s인, 열전도성 실리콘 조성물.
  2. 제1항에 있어서, (C) 성분의 형상이 둥근 형상의 질화알루미늄 분말인, 열전도성 실리콘 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 추가로, (E), (A) 및 (B) 성분을 분산 또는 용해시키는 휘발성 용제: (A) 성분과 (B) 성분의 합계량 100질량부에 대하여 100질량부 이하를 함유하는, 열전도성 실리콘 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 추가로, (F) 하기 일반식 (3)
    R4 dR5 eSi(OR6)4-d-e (3)
    (식 중, R4는 독립적으로 탄소수 9 내지 15의 알킬기이며, R5는 독립적으로 비치환 또는 치환된 탄소수 1 내지 8의 1가 탄화수소기이며, R6은 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기이며, d는 1 내지 3의 정수이며, e는 0 내지 2의 정수이며, 단, d+e는 1 내지 3의 정수이다.)
    으로 표시되는 알콕시실란: 0.1 내지 50질량부
    로 (C)와 (D) 성분이 표면 처리된, 열전도성 실리콘 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 200℃×100시간 열 열화 후, 25℃에서의 점도가 스파이럴 점도계에 의한 회전수 10rpm 측정 시에 있어서, 1,000Pa·s 이하인, 열전도성 실리콘 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 130℃/85％RH 분위기 하에서 96시간 방치 후에 있어서, 레이저 플래시법으로 측정한 25℃에서의 열저항이 15mm2·K/W 이하인, 열전도성 실리콘 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 체적 저항률이 109Ω·cm 이상인, 열전도성 실리콘 조성물.
  8. 상기 (A) 내지 (D) 성분을 혼합하는 공정을 포함하는, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 열전도성 실리콘 조성물을 제조하는 제조 방법.
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